人工智能技術(shù) 課件 3人工智能的概念

述概能智工人（一）目錄/Contents一二人工智能概念人工智能經(jīng)典問題一人工智能概念一、人工智能概念**1956年的夏天，一群年輕的科學(xué)家聚集在一個(gè)名叫達(dá)特茅斯的小鎮(zhèn)，討論著對(duì)于當(dāng)時(shí)的世人而言完全陌生的話題。從此，一個(gè)嶄新的學(xué)科——人工智能，異軍突起，開啟了她曲折傳奇的漫漫征程……2006年達(dá)特茅斯會(huì)議當(dāng)事人重聚，左起：摩爾、麥卡錫、明斯基、塞弗里奇、所羅門諾夫。

**2017年5月，一場(chǎng)AlphaGo與世界頂級(jí)圍棋高手的人機(jī)對(duì)決，再次將人工智能推到了世界舞臺(tái)的聚光燈下。一、人工智能概念一、人工智能概念一、人工智能概念人工：即是人工制造。智能:涉及到諸如意識(shí)（CONSCIOUSSNESS）、自我(SELF)、思維(MIND)等等。ArtificialIntelligence人工智能（ArtificialIntelligence），英文縮寫為AI。人工智能是計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)分支。它是研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新的技術(shù)科學(xué)。AI一、人工智能概念它企圖了解智能的實(shí)質(zhì)，并生產(chǎn)出一種新的能以人類智能相似的方式做出反應(yīng)的智能機(jī)器，該領(lǐng)域的研究包括機(jī)器人、語言識(shí)別、圖像識(shí)別、自然語言處理和專家系統(tǒng)等。人工智能是對(duì)人的意識(shí)、思維的信息過程的模擬。人工智能不是人的智能，但能像人那樣思考、也可能超過人的智能。什么是人工智能？一、人工智能概念人工智能概念的一般描述

◆部分學(xué)者對(duì)人工智能概念的描述：

——人工智能是那些與人的思維相關(guān)的活動(dòng)，諸如決策、問題求解和學(xué)習(xí)等的自動(dòng)化（Bellman,1978）；

——人工智能是一種計(jì)算機(jī)能夠思維，使機(jī)器具有智力的激動(dòng)人心的新嘗試（Haugeland,1985）；

——人工智能是研究如何讓計(jì)算機(jī)做現(xiàn)階段只有人才能做得好的事情（RichKnight,1991）；

一、人工智能概念——人工智能是那些使知覺、推理和行為成為可能的計(jì)算的研究（溫斯頓Winston,1992）；——廣義地講，人工智能是關(guān)于人造物的智能行為，而智能行為包括知覺、推理、學(xué)習(xí)、交流和在復(fù)雜環(huán)境中的行為（尼爾森Nilsson，1998）?！_素StuartRussell和諾維格PeterNorvig則把已有的一些人工智能定義分為4類：像人一樣思考的系統(tǒng)、像人一樣行動(dòng)的系統(tǒng)、理性地思考的系統(tǒng)、理性地行動(dòng)的系統(tǒng)（2003）。一、人工智能概念全面實(shí)施戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，加快人工智能等技術(shù)的研發(fā)和轉(zhuǎn)化，做大做強(qiáng)產(chǎn)業(yè)集群把發(fā)展智能制造作為主攻方向，推進(jìn)國(guó)家智能制造示范區(qū)、制造業(yè)創(chuàng)新中心建設(shè)人工智能：國(guó)家戰(zhàn)略(2017年政府工作報(bào)告)什么是人工智能？一、人工智能概念

在學(xué)術(shù)界，用功能模擬方法實(shí)現(xiàn)的人工智能被（哲學(xué)家）稱為弱人工智能（weakAI），而通過像人一樣的思考（心理活動(dòng)）過程所實(shí)現(xiàn)的人工智能被稱為強(qiáng)人工智能（strongAI）。

顯然，強(qiáng)人工智能的實(shí)現(xiàn)難度要遠(yuǎn)大于弱人工智能?，F(xiàn)階段我們所學(xué)習(xí)、研究和開發(fā)的人工智能僅限于弱人工智能。但應(yīng)該指出，從效果上看，強(qiáng)人工智能并非總是高于弱人工智能，或者說，弱人工智能并非一定低于強(qiáng)人工智能。一、人工智能概念腦智能和群智能腦智能（BrainIntelligence,BI）就是腦（主要指人腦）的宏觀心理層次的智能表現(xiàn)。由群體行為所表現(xiàn)出的智能稱為群智能（SwarmIntelligence,SI）。腦智能和群智能是屬于不同層次的智能：

腦智能是一種個(gè)體智能（IndividualIntelligence,II）；群智能是一種社會(huì)智能（SocialIntelligence,SI），或者說系統(tǒng)智能（SystemIntelligence,SI）。一、人工智能概念符號(hào)智能和計(jì)算智能

1.符號(hào)智能（SymbolicIntelligence）

符號(hào)智能就是符號(hào)人工智能，它是模擬腦智能的人工智能，也就是所說的傳統(tǒng)人工智能或經(jīng)典人工智能。符號(hào)智能以符號(hào)形式的知識(shí)和信息為基礎(chǔ)，主要通過邏輯推理，運(yùn)用知識(shí)進(jìn)行問題求解。符號(hào)智能的主要內(nèi)容包括知識(shí)獲?。╧nowledgeacquisition）、知識(shí)表示（knowledgerepresentation）、知識(shí)組織與管理和知識(shí)運(yùn)用等技術(shù)（這些構(gòu)成了所謂的知識(shí)工程（KnowledgeEngineering,KE））以及基于知識(shí)的智能系統(tǒng)等。

一、人工智能概念

2.計(jì)算智能（ComputationalIntelligence）

計(jì)算智能就是計(jì)算人工智能，它是模擬群智能的人工智能。計(jì)算智能以數(shù)值數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，主要通過數(shù)值計(jì)算，運(yùn)用算法進(jìn)行問題求解。計(jì)算智能的主要內(nèi)容包括：神經(jīng)計(jì)算（NeuralComputation，NC）、進(jìn)化計(jì)算（亦稱演化計(jì)算，EvolutionaryComputation，EC，包括遺傳算法（GeneticAlgorithm，GA）、進(jìn)化規(guī)劃（EvolutionaryPlanning，EP）、進(jìn)化策略（EvolutionaryStrategies，ES）等）、免疫計(jì)算（immunecomputation）、粒群計(jì)算（ParticleSwarmAlgorithm，PSA）、蟻群算法（AntColonyAlgorithm，ACA）、自然計(jì)算（NaturalComputation，NC）以及人工生命（ArtificialLife，AL）等。一、人工智能概念統(tǒng)計(jì)智能和交互智能

1.統(tǒng)計(jì)智能（StatisticalIntelligence）

利用樣例數(shù)據(jù)并采用統(tǒng)計(jì)、概率和其他數(shù)學(xué)方法而實(shí)現(xiàn)的人工智能稱為統(tǒng)計(jì)智能。

2.交互智能（InteractionalIntelligence）

通過交互方式而實(shí)現(xiàn)的人工智能稱為交互智能。一、人工智能概念研究人工智能的意義

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使當(dāng)前的電腦更好用，更有用，以擴(kuò)大和延伸人類智能；

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信息化社會(huì)的迫切要求；

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自動(dòng)化發(fā)展的必然趨勢(shì)；

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有益于探索人類自身智能的奧秘。一、人工智能概念人工智能的研究目標(biāo)和策略研究目標(biāo)就是制造智能機(jī)器和智能系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)智能化社會(huì)。具體來講，就是要使計(jì)算機(jī)不僅具有腦智能和群智能，還要具有看、聽、說、寫等感知和交流能力。研究策略則是先部分地或某種程度地實(shí)現(xiàn)機(jī)器的智能，并運(yùn)用智能技術(shù)解決各種實(shí)際問題特別是工程問題，從而使現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)更靈活、更好用和更有用，成為人類的智能化信息處理工具，而逐步擴(kuò)展和不斷延伸人的智能，逐步實(shí)現(xiàn)智能化。一、人工智能概念二人工智能經(jīng)典問題圖靈測(cè)試中文屋子二、人工智能經(jīng)典問題阿蘭·麥席森·圖靈（1912~1954），英國(guó)著名數(shù)學(xué)家、邏輯學(xué)家、密碼學(xué)家，被稱為計(jì)算機(jī)科學(xué)之父、人工智能之父。圖靈圖靈在科學(xué)、特別在數(shù)理邏輯和計(jì)算機(jī)科學(xué)方面，取得了舉世矚目的成就，他的一些科學(xué)成果，構(gòu)成了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)?？捎?jì)算性理論判定問題電子計(jì)算機(jī)人工智能數(shù)理生物學(xué)圖靈測(cè)試為了紀(jì)念他對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)的巨大貢獻(xiàn)，由美國(guó)計(jì)算機(jī)協(xié)會(huì)（ACM）于1966年設(shè)立一年一度的圖靈獎(jiǎng)，以表彰在計(jì)算機(jī)科學(xué)中做出突出貢獻(xiàn)的人，圖靈獎(jiǎng)被喻為“計(jì)算機(jī)界的諾貝爾獎(jiǎng)”。二、人工智能經(jīng)典問題1936年，圖靈向倫敦權(quán)威的數(shù)學(xué)雜志投了一篇論文，題為"論數(shù)字計(jì)算在決斷難題中的應(yīng)用”。在這篇開創(chuàng)性的論文中，圖靈給“可計(jì)算性”下了一個(gè)嚴(yán)格的數(shù)學(xué)定義，并提出著名的“圖靈機(jī)”的設(shè)想?！皥D靈機(jī)”與“馮·諾伊曼機(jī)”齊名，被永遠(yuǎn)載入計(jì)算機(jī)的發(fā)展史中。他是第一個(gè)提出利用某種機(jī)器實(shí)現(xiàn)邏輯代碼的執(zhí)行，以模擬人類的各種計(jì)算和邏輯思維過程的科學(xué)家。他領(lǐng)導(dǎo)了英國(guó)政府破譯二戰(zhàn)德軍U-潛艇密碼的工作，為扭轉(zhuǎn)二戰(zhàn)盟軍的大西洋戰(zhàn)場(chǎng)戰(zhàn)局立下汗馬功勞。1950年，他提出關(guān)于機(jī)器思維的問題，他的論文“計(jì)算機(jī)和智能(Computingmachineryandintelligence)，引起了廣泛的注意和深遠(yuǎn)的影響。二、人工智能經(jīng)典問題《科學(xué)美國(guó)人》這樣評(píng)價(jià)圖靈性情矛盾的一生：“個(gè)人生活隱秘又喜歡大眾讀物和公共廣播，自信滿懷又異常謙卑。一個(gè)核心的悖論是，他認(rèn)為電腦能夠跟人腦并駕齊驅(qū)，但是他本人的個(gè)性卻是率性而為、我行我素、無法預(yù)見，一點(diǎn)也不像機(jī)器輸出來的東西?！倍?、人工智能經(jīng)典問題圖靈測(cè)試如果一個(gè)人（代號(hào)C）使用測(cè)試對(duì)象皆理解的語言去詢問兩個(gè)他不能看見的對(duì)象任意一串問題。對(duì)象為：一個(gè)是正常思維的人（代號(hào)B）、一個(gè)是機(jī)器（代號(hào)A）。如果經(jīng)過若干詢問以后，C不能得出實(shí)質(zhì)的區(qū)別來分辨A與B的不同，則此機(jī)器A通過圖靈試驗(yàn)。二、人工智能經(jīng)典問題研究歷程1936哲學(xué)家阿爾弗雷德·艾耶爾思考心靈哲學(xué)問題：我們?cè)趺粗榔渌嗽型瑯拥捏w驗(yàn)。在《語言，真理與邏輯》中，艾爾建議有意識(shí)的人類及無意識(shí)的機(jī)器之間的區(qū)別。1950圖靈發(fā)表了一篇?jiǎng)潟r(shí)代的論文，文中預(yù)言了創(chuàng)造出具有真正智能的機(jī)器的可能性。由于注意到“智能”這一概念難以確切定義，他提出了著名的圖靈測(cè)試：如果一臺(tái)機(jī)器能夠與人類展開對(duì)話（通過電傳設(shè)備）而不能被辨別出其機(jī)器身份，那么稱這臺(tái)機(jī)器具有智能。123二、人工智能經(jīng)典問題研究歷程1952在一場(chǎng)BBC廣播中，圖靈談到了一個(gè)新的具體想法：讓計(jì)算機(jī)來冒充人。如果不足70%的人判對(duì)，也就是超過30%的裁判誤以為在和自己說話的是人而非計(jì)算機(jī)，那就算作成功了。1231967由英國(guó)哲學(xué)家費(fèi)麗帕·弗特提出。鐵軌上有五個(gè)小孩在玩，停用的岔軌上有一個(gè)小孩在玩，要把車轉(zhuǎn)移到岔軌上壓死一個(gè)孩子救下五個(gè)嗎？這是一個(gè)非常典型的關(guān)于道德問題的直覺泵。二、人工智能經(jīng)典問題20146月8日，一臺(tái)計(jì)算機(jī)（計(jì)算機(jī)尤金·古斯特曼并不是超級(jí)計(jì)算機(jī)，也不是電腦，而是一個(gè)聊天機(jī)器人，是一個(gè)電腦程序）成功讓人類相信它是一個(gè)13歲的男孩，成為有史以來首臺(tái)通過圖靈測(cè)試的計(jì)算機(jī)。這被認(rèn)為是人工智能發(fā)展的一個(gè)里程碑事件201511月，《Science》雜志封面刊登了一篇重磅研究：人工智能終于能像人類一樣學(xué)習(xí)，并通過了圖靈測(cè)試。測(cè)試的對(duì)象是一種AI系統(tǒng)，研究者分別進(jìn)行了展示它未見過的書寫系統(tǒng)（例如，藏文）中的一個(gè)字符例子，并讓它寫出同樣的字符、創(chuàng)造相似字符等任務(wù)。結(jié)果表明這個(gè)系統(tǒng)能夠迅速學(xué)會(huì)寫陌生的文字，同時(shí)還能識(shí)別出非本質(zhì)特征（也就是那些因書寫造成的輕微變異），通過了圖靈測(cè)試，這也是人工智能領(lǐng)域的一大進(jìn)步。123研究歷程二、人工智能經(jīng)典問題測(cè)試內(nèi)容

圖靈提出了一種測(cè)試機(jī)器是不是具備人類智能的方法。即假設(shè)有一臺(tái)電腦，其運(yùn)算速度非?？?、記憶容量和邏輯單元的數(shù)目也超過了人腦，而且還為這臺(tái)電腦編寫了許多智能化的程序，并提供了合適種類的大量數(shù)據(jù)，那么，是否就能說這臺(tái)機(jī)器具有思維能力？

圖靈肯定機(jī)器可以思維的，他還對(duì)智能問題從行為主義的角度給出了定義，由此提出一假想：即一個(gè)人在不接觸對(duì)方的情況下，通過一種特殊的方式，和對(duì)方進(jìn)行一系列的問答，如果在相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，他無法根據(jù)這些問題判斷對(duì)方是人還是計(jì)算機(jī)，那么，就可以認(rèn)為這個(gè)計(jì)算機(jī)具有同人相當(dāng)?shù)闹橇?，即這臺(tái)計(jì)算機(jī)是能思維的。二、人工智能經(jīng)典問題測(cè)試內(nèi)容

要分辨一個(gè)想法是“自創(chuàng)”的思想還是精心設(shè)計(jì)的“模仿”是非常難的，任何自創(chuàng)思想的證據(jù)都可以被否決。圖靈試圖解決長(zhǎng)久以來關(guān)于如何定義思考的哲學(xué)爭(zhēng)論，他提出一個(gè)雖然主觀但可操作的標(biāo)準(zhǔn)：如果一臺(tái)電腦表現(xiàn)（act）、反應(yīng)（react）和互相作用（interact）都和有意識(shí)的個(gè)體一樣，那么它就應(yīng)該被認(rèn)為是有意識(shí)的。

為消除人類心中的偏見，圖靈設(shè)計(jì)了一種“模仿游戲”即圖靈測(cè)試：遠(yuǎn)處的人類測(cè)試者在一段規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，根據(jù)兩個(gè)實(shí)體對(duì)他提出的各種問題的反應(yīng)來判斷是人類還是電腦。通過一系列這樣的測(cè)試，從電腦被誤判斷為人的幾率就可以測(cè)出電腦智能的成功程度。二、人工智能經(jīng)典問題人機(jī)測(cè)試圖靈采用“問”與“答”模式，即觀察者通過控制打字機(jī)向兩個(gè)測(cè)試對(duì)象通話，其中一個(gè)是人，另一個(gè)是機(jī)器。要求觀察者不斷提出各種問題，從而辨別回答者是人還是機(jī)器。圖靈還為這項(xiàng)測(cè)試親自擬定了幾個(gè)示范性問題：二、人工智能經(jīng)典問題具體問答問：請(qǐng)給我寫出有關(guān)“第四號(hào)橋”主題的十四行詩。答：不要問我這道題，我從來不會(huì)寫詩。問：34957加70764等于多少？答：（停30秒后）105721問：你會(huì)下國(guó)際象棋嗎？答：是的。圖靈指出：“如果機(jī)器在某些現(xiàn)實(shí)的條件下，能夠非常好地模仿人回答問題，以至提問者在相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間里誤認(rèn)它不是機(jī)器，那么機(jī)器就可以被認(rèn)為是能夠思維的?！倍?、人工智能經(jīng)典問題從表面上看，要使機(jī)器回答按一定范圍提出的問題似乎沒有什么困難，可以通過編制特殊的程序來實(shí)現(xiàn)。然而，如果提問者并不遵循常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)，編制回答的程序是極其困難的事情。例如，提問與回答呈現(xiàn)出下列狀況：?jiǎn)枺耗銜?huì)下國(guó)際象棋嗎？是的。問：你會(huì)下國(guó)際象棋嗎？是的。問：請(qǐng)?jiān)俅位卮穑銜?huì)下國(guó)際象棋嗎？是的。二、人工智能經(jīng)典問題你多半會(huì)想到，面前的這位是一部笨機(jī)器。但如果提問與回答呈現(xiàn)出另一種狀態(tài)：?jiǎn)枺耗銜?huì)下國(guó)際象棋嗎？是的。問：你會(huì)下國(guó)際象棋嗎？答：是的，我不是已經(jīng)說過了嗎？問：請(qǐng)?jiān)俅位卮穑銜?huì)下國(guó)際象棋嗎？答：你煩不煩，干嘛老提同樣的問題。

那么，你面前的這位，大概是人而不是機(jī)器。上述兩種對(duì)話的區(qū)別在于，第一種可明顯地感到回答者是從知識(shí)庫里提取簡(jiǎn)單的答案，第二種則具有分析綜合的能力，回答者知道觀察者在反復(fù)提出同樣的問題。“圖靈測(cè)試”沒有規(guī)定問題的范圍和提問的標(biāo)準(zhǔn)，如果想要制造出能通過試驗(yàn)的機(jī)器，以我們的技術(shù)水平，必須在電腦中儲(chǔ)存人類所有可以想到的問題，儲(chǔ)存對(duì)這些問題的所有合乎常理的回答，并且還需要理智地作出選擇。二、人工智能經(jīng)典問題圖靈測(cè)試的意義圖靈測(cè)試考慮的是：一個(gè)智能只能由其他智能來識(shí)別。它代表著機(jī)器對(duì)人類知識(shí)體系/交互的理解程度。自動(dòng)駕駛/種田/生產(chǎn)，如果機(jī)器能理解人，再有高效的控制系統(tǒng)，那總有一天能讓人類完全脫離體力勞動(dòng)，生存不再那么艱難，可以選擇自己想做的事情去做。二、人工智能經(jīng)典問題

事實(shí)上，每個(gè)人對(duì)于智能的理解都不同。有些人可能覺得會(huì)解數(shù)學(xué)題就算是了，有些人還要求智能有自我學(xué)習(xí)的能力……圖靈測(cè)試顯然沒有展開討論這些情況。作為計(jì)算機(jī)科學(xué)與人工智能領(lǐng)域共同的先驅(qū)，圖靈成功定義了什么是機(jī)器，卻不能定義什么是智能。這也反映一個(gè)困局：我們?cè)噲D創(chuàng)造智能，但我們連智能應(yīng)是怎樣都不知道。測(cè)試一個(gè)系統(tǒng)是否具有強(qiáng)智能應(yīng)該有更好的準(zhǔn)則。但目前我們首先要做的是去理解更廣義的智能，而非對(duì)我們自己窮追不舍。圖靈測(cè)試的意義二、人工智能經(jīng)典問題如今最先進(jìn)的機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)距離通過圖靈測(cè)試還有多遠(yuǎn)？

早在2005年，人工智能專家雷·庫茲韋爾Raykurzweil就在暢銷書《奇點(diǎn)臨近》中預(yù)言，人工智能超越人類思維的“奇點(diǎn)”即將到來，理由是人類科技正呈現(xiàn)“指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)”他在書中列舉了15個(gè)科技領(lǐng)域，證明它們都像計(jì)算機(jī)業(yè)的摩爾定律一樣，呈現(xiàn)指數(shù)級(jí)發(fā)展，并宣布人類可以借此進(jìn)一步揭示人工智能“有序的復(fù)雜性”，以及憑借“計(jì)算能力的不斷增加”，最終在2045年實(shí)現(xiàn)人工智能。

國(guó)際公司如Google，IBM，微軟，F(xiàn)acebook以及國(guó)內(nèi)的科大訊飛、百度都在積極投入人員配置和資本研發(fā)人工智能。我們?nèi)粘Ｉ钪心芙佑|到語音助手類產(chǎn)品如Siri、Cortana、靈犀語音助手即是初代人工智能體產(chǎn)品的成熟應(yīng)用。

也許某天，人工智能真的能發(fā)展出自我意識(shí)也說不定，那對(duì)整個(gè)人類文明都會(huì)是一次升華